Diseño y construcción de un biorreactor agitado de bajo costo para estudios de digestión anaeróbica a escala de laboratorio

Abstract

La generación de residuos orgánicos ha mostrado un aumento acelerado a nivel mundial. En Chile, los residuos orgánicos constituyen, según el ministerio del medio ambiente, el 58% de los residuos totales, siendo aprovechados apenas el 1% de estos. El proceso de digestión anaeróbica permite reutilizar residuos orgánicos buscando producir biogás con el fin de producir energía limpia y bioabono como productos con valor agregado, presentándose como una alternativa atractiva para producción energética limpia y el reaprovechamiento de residuos. En el país solo 6 empresas destinadas al tratamiento de RILes utilizan el proceso de digestión anaerobia, las que produjeron 68,2 millones de metros cúbicos de biogás durante el año 2018. La aplicación de esta tecnología ha sido lenta, debido a que las investigaciones realizadas no han profundizado en su totalidad el proceso, faltando así mayor conocimiento del mismo para mejorar la relación costo/beneficio de la tecnología. Lo anterior es principalmente debido al elevado costo de los equipos requeridos para el área de investigación. Es por esta razón, que el presente estudio tuvo como objetivo evaluar la factibilidad de construcción de un biorreactor agitado de bajo costo para estudios de digestión anaerobia a escala de laboratorio, esperando con ello, facilitar el acceso a esta tecnología con el fin de aumentar la eficiencia del proceso. El estudio consideró tres factores esenciales a la hora de diseñar y construir el equipo, los cuales fueron el recipiente, el sistema de agitación y el sistema de calefacción. El tanque digestor fue construido con acero inoxidable 304, del tipo cilíndrico vertical, con un volumen total de 7,4 litros. El sistema de calefacción consistió en un serpentín externo, fabricado con cobre recocido de 3/8’’ de diámetro, el cual se recubrió de plancha aislante de 3 milímetros para evitar pérdidas de calor hacia el ambiente. El sistema de agitación consideró un agitador de tipo helicoidal de 7,7 centímetros de diámetro por 15,9 centímetros de largo, útil para la homogeneización de fluidos viscosos como es el caso de las mezclas liquidas con alto contenido de materia orgánica. El equipo en su totalidad tuvo un costo de 8 UF, siendo este un valor equivalente al 0,5% del valor de mercado de un equipo similar. Las pruebas de funcionamiento del equipo no se realizaron debido a falta de equipos esenciales para su propósito. El estudio demostró que el diseño y construcción de un equipo a escala laboratorio de bajo costo es factible.